[發(fā)明專(zhuān)利]基于BC型五軸數(shù)控機(jī)床后處理五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710496372.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107748538B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐汝鋒;李勛;郭前建;陳海真;于珊珊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/404
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/404
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于BC型五軸數(shù)控機(jī)床后處理五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、研究鼓型刀五軸側(cè)銑加工復(fù)雜曲面半徑補(bǔ)償?shù)幕驹?，推?dǎo)出五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償方向和補(bǔ)償后刀位點(diǎn)矢量計(jì)算方程；

B、建立前置刀位數(shù)據(jù)與BC型五軸數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸之間的關(guān)系方程；

C、利用五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償后刀位點(diǎn)矢量計(jì)算方程，建立五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償后刀位數(shù)據(jù)與BC型五軸數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸之間的關(guān)系方程；

D、針對(duì)BC型五軸數(shù)控機(jī)床利用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出一套具有五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償功能的后處理軟件；

E、利用步驟D的后處理軟件生成含有鼓型刀半徑補(bǔ)償宏變量的數(shù)控加工程序；步驟A中，

(1)在工件坐標(biāo)系中五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償后刀心點(diǎn)O'的位置矢量為

r_O′＝r_O+(△r-△R)·m+△r·n (1)

式中，P為曲面上的刀觸點(diǎn)，n為刀觸點(diǎn)P處曲面的單位法矢量，m為垂直于刀軸方向的單位矢量，△R和△r分別代表m和n補(bǔ)償方向的補(bǔ)償量，△R＝R′-R和△r＝r′-r，R和R′分別為鼓型刀尺寸變化前后徑向最大回轉(zhuǎn)圓半徑，r和r′分別為鼓型刀尺寸變化前后鼓型圓弧母線(xiàn)半徑，O為鼓型刀的刀心點(diǎn)；

(2)五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償方向矢量為

式中，O_pos為鼓型刀的刀位點(diǎn)，P為曲面上的刀觸點(diǎn)，i為刀觸點(diǎn)P處刀軸矢量；

式中，h為鼓型刀切削刃高度，O₁為鼓型圓弧母線(xiàn)的圓心；

(3)鼓型刀的刀位點(diǎn)實(shí)際上是由鼓型刀的刀心點(diǎn)沿刀軸矢量反向偏移h/2而得到，即通過(guò)聯(lián)立式(1)可得到五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償后刀位點(diǎn)O′_pos的位置矢量：

步驟B中，根據(jù)BC型五軸數(shù)控機(jī)床具體結(jié)構(gòu)、機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)床各坐標(biāo)系之間關(guān)系，建立前置刀位數(shù)據(jù)與BC型五軸數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸之間的關(guān)系方程：

(i,j,k,0)^T＝R(C)R(B)(0,0,1,0)^T (5)

式中，i、j、k分別為工件坐標(biāo)系中刀軸矢量分量，x、y、z分別為工件坐標(biāo)系中刀位點(diǎn)矢量分量，X、Y、Z分別為機(jī)床各平動(dòng)軸的坐標(biāo)值，B為繞機(jī)床平動(dòng)軸Y旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)軸相對(duì)于初始狀態(tài)轉(zhuǎn)角，C為繞機(jī)床平動(dòng)軸Z旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)軸相對(duì)于初始狀態(tài)轉(zhuǎn)角，機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)O_m位于C軸轉(zhuǎn)臺(tái)表面中心，與B軸固連的坐標(biāo)系的原點(diǎn)O_m1在機(jī)床坐標(biāo)系中位置矢量為[x_m1,y_m1,z_m1]，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O_w在機(jī)床坐標(biāo)系中位置矢量為[x₀,y₀,z₀]，r_s為機(jī)床平動(dòng)軸相對(duì)于初始狀態(tài)平移矢量，T和R分別為平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的齊次變換矩陣：

設(shè)B軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的范圍B∈[-120°,0°]，C軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的范圍C∈[-180°,180°]，則由式(5)可以得到機(jī)床回轉(zhuǎn)軸的計(jì)算公式：

由式(6)可以得到機(jī)床各平動(dòng)軸的計(jì)算公式：

步驟C中，

(1)由式(4)推導(dǎo)出五軸鼓型刀半徑補(bǔ)償后刀位點(diǎn)O'_pos的計(jì)算公式：

式中，(x,y,z)和(i,j,k)為刀位點(diǎn)O_pos的刀位數(shù)據(jù)，(x_P,y_P,z_P)為鼓型刀與工件曲面的刀觸點(diǎn)P的位置矢量，(x',y',z')為鼓型刀半徑尺寸改變后刀位點(diǎn)O'_pos的位置矢量，

(2)五軸鼓型刀刀位點(diǎn)半徑補(bǔ)償后機(jī)床各平動(dòng)軸的坐標(biāo)值

當(dāng)鼓型刀徑向半徑和鼓型圓弧母線(xiàn)圓半徑變化量為變量時(shí)，將式(9)中半徑補(bǔ)償后的刀位點(diǎn)(x',y',z')代入式(8)，則可以得到刀位點(diǎn)半徑補(bǔ)償后機(jī)床各平動(dòng)軸的坐標(biāo)值：